(57)【要約】  本発明は、立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置および方法に関する。装置は、調節可能なマイクロミラー（１４）を備える偏向装置（１２）であって、マイクロミラー（１４）によって立体角範囲（５１）を周期的に走査するための作動信号（６０）にしたがって光線（５０）を周期的に偏向するように構成された偏向装置（１２）、および、走査したい立体角範囲（５１）内の実際に好ましい立体角（５２）を示す制御信号（５２）を受信し、受信した制御信号（６２）に基づいて作動信号（６０）を生成するように構成された制御装置（１６）とを備え、記制御装置（１６）は、周期的に偏向される前記光線（５０）の確率密度（８２）の最大値（８１）が、好ましい前記立体角（５２）に配置されているように作動信号（６０）を生成するように構成されている。
2019502168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）において、
調節可能なマイクロミラー（１４）を備える偏向装置（１２）であって、マイクロミラー（１４）によって立体角範囲（５１）を周期的に走査するための作動信号（６０）にしたがって光線（５０）を周期的に偏向するように構成された偏向装置（１２）と、
走査したい前記立体角範囲（５１）内の実際に好ましい立体角（５２）を示す制御信号（５２）を受信し、受信した制御信号（６２）に基づいて前記作動信号（６０）を生成するように構成された制御装置（１６）とを備え、
前記制御装置（１６）が、周期的に偏向される前記光線（５０）の確率密度（８２）の最大値（８１）が、好ましい前記立体角（５２）に配置されているように前記作動信号（６０）を生成するように構成されている、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１０）において、
前記制御装置（１６）が、前記マイクロミラー（１４）の角速度を周期的な走査の周期内の時間の関数として示すマイクロミラー（１４）の角速度関数（８４；１８４）が周期的な定義範囲（７５；１７５）の少なくとも第１部分（７１，１７１）では時間の第１一定期間および時間の第１周期的期間を備えるか、またはこれらからなっているように前記作動信号（６０）を生成するように構成されている、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１６）。
【請求項３】
請求項２に記載の装置（１０）において、
前記制御装置（１６）が、前記マイクロミラー（１４）の角速度関数（８４，１８４）がさらに周期的な定義範囲（７５；１７５）の第２部分（７２，１７２）では時間の第２一定期間および時間の第２周期的期間を備えるか、またはこれらからなるように制御信号（６０）を生成するように構成されており、
時間の第１一定期間が時間の第２一定期間とは異なり、時間の第１周期的期間は時間の第２周期的期間とは異なる、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載の装置（１０）において、
第１部分（７１；１７１）の角速度関数（８４；１８４）の独立変数に−１を掛けた場合に、第１部分（７１；１７１）の角速度関数（１８；１８４）が−１を掛けた第２部分（７２，１７２）の角速度関数（１８；１８４）に等しい、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項５】
請求項３または４に記載の装置（１０）において、
角速度関数（１８４）の周期的な定義範囲（１７５）の第１部分（１７１）と第２部分（１７２）との間の第１移行部には周期的な定義範囲（１７５）の第３部分（１７３）が定義されており、
周期的な定義範囲（１７５）の第２部分（１７２）と第１部分（１７１）との間の第２移行部には周期的な定義範囲（１７５）の第４部分（１７４）が定義されており、
マイクロミラー（１４）の角速度関数（１８４）の第３部分が連続関数であり、は
マイクロミラー（１４）の角速度関数（１８４）の第４部分（１７４）が連続関数である、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項６】
請求項５に記載の装置（１０）において、
角速度関数（１８４）の第３部分（１７３）が一度、値０を取り、
角速度関数（１８４）の第４部分（１７４）が一度、値０を取る、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１０）において、さらに
前記制御信号（６２）が、好ましい前記立体角（５２）に配置された最大値（８１）の周辺で、周期的に偏向される前記光線（５０）の確率密度（８２）のピークの半値幅（ｂ）を示し、
前記制御装置（１６）が、前記制御信号（６２）によって示される半値幅（ｂ）を備える確率密度（８２）のピークを形成するために前記作動信号（６０）を適合させるように構成されている、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１０）において、
前記装置（１０）が、光供給制御信号（８４）にしたがって前記光線（５０）を生成するように構成された供給装置（１１）を含み、
前記制御信号（６２）が、好ましい立体角（５２）で光線（５０）の望ましい光度を示し、
前記制御装置（１６）が、前記制御信号（６２）によって示される光度に基づいて光供給制御信号（６４）を生成するように構成されている、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（１０）において、
前記制御装置（１６）が、前記光線（５０）を偏向するための前記マイクロミラー（１４）が、走査したい前記立体角範囲（５１）の限界を超えて変位されるように前記作動信号（６０）を生成するように構成されている、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向するための装置（１０）。
【請求項１０】
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向する方法において、
立体角範囲（５１）を周期的に走査するために作動信号（６０）にしたがって光線（５０）を周期的に偏向するステップ（Ｓ０２）と、
走査したい前記立体角範囲（５１）内で実際に好ましい立体角（５２）を示す制御信号（６２）を受信するステップ（Ｓ０３）と、
受信した前記制御信号（６２）に基づいて、偏向された前記光線（５０）の確率密度（８２）の最大値（８１）が好ましい前記立体角（５２）に配置されているように前記作動信号（６０）を生成するステップ（６２）とを含む、
立体角範囲（５１）を走査するための光線（５０）を偏向する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体角度範囲を走査するための光線、特にレーザビームを偏向するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザスキャナは多数の用途で使用され、例えば画像を投影するため、ヘッドライトにおいて、または車両の周辺を走査するためにも使用される。この場合、レーザスキャナとは、特に、レーザビームが偏向装置に向けられ、反射されたレーザビームが関心のある立体角範囲、例えばスクリーンを走査するように、作動信号にしたがって偏向装置によって制御される装置として理解されている。走査（またはスキャン）とは、例えばジグザグパターンで立体角範囲またはスクリーンを横断して再現することとして理解されており、望ましい走査密度はそれぞれの用途に依存していてもよい。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１０／０７９８３６号明細書には、例えば、次に図６に基づいて説明するレーザスキャナが記載されている。図６は一般的なレーザスキャナ１を示し、レーザスキャナ１は光源２を備え、光源２はレーザビーム３を生成し、マイクロミラー４に向けるように構成されている。マイクロミラー４に入射したレーザビーム３は、偏向されたレーザビーム５としてスクリーン６の方向に向けられ、マイクロミラー４は、スクリーン６を走査するために閉ループ制御装置７によって制御される。
【０００４】
このためにマイクロミラー４は、「速い回転軸」と呼ぶこともできる第１回転軸を中心として回転され、スクリーン６は水平方向に左側から右側へ周期的に通過され、再び右側から左側へ周期的に通過される。さらにマイクロミラー４は「遅い回転軸」と呼ぶこともできる第２回転軸を中心として回転され、光線５はスクリーン６を上側から下側へ周期的に通過し、再び下側から上側へ周期的に通過する。第１および第２の回転軸、すなわち、遅い回転軸および速い回転軸を中心とした移動が重ねられ、図６に示したジグザグパターンが生じる。閉ループ制御装置７は、偏向装置４のそれぞれの位置を示す位置信号８を受信し、位置信号８に基づいて偏向装置４を制御するための制御信号９を適合させる。
【０００５】
走査は、例えば図７に示すように一般に周期的な、特に正弦状の移動によって行われる。図７は、マイクロミラー４の振れ角αを周期内の時間ｔの関数として正弦関数の形式で表すグラフを示す。図７に示すように移動された場合には、図８に示すマイクロミラー４の振れ角にしたがって偏向された光線のための確率密度の最大値が生じる。したがって、確率密度の最大値は負の方向の最大振れ角αｍｉｎおよび正の方向の最大振れ角αｍａｘで生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０７９８３６号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、請求項１の特徴を備える装置および請求項１０の特徴を備える方法を開示している。
本発明によれば、立体角範囲を走査するための光線を偏向するための装置は、調節可能なマイクロミラーを備える偏向装置であって、マイクロミラーによって立体角範囲を周期的に走査するための作動信号にしたがって光線を偏向するように構成された偏向装置；および走査したい立体角範囲内の実際に好ましい立体角を示す制御信号を受信するように構成された制御装置が設けられており；さらに制御装置が、受信した制御信号に基づいて、偏向装置のための作動信号を生成するように構成されており；制御装置が、周期的に偏向される光線の確率密度の最大値が実際に好ましい立体角に配置されているように作動信号を生成するように構成されている。このことは特に、好ましい立体角に対応する振れ角、ならびに最大値の半値幅ｂによって決定される振れ角の範囲における確率密度もしくはマイクロミラーの滞留時間が、従来のレーザスキャナと比較して、対応する振れ角の分だけ高められることによって達成される。
【０００８】
好ましくは、制御装置は、最大値があらかじめ定義された、および／または適合可能な確率密度の幅、特に半値幅を備える制御信号を生成するように構成されている。
実際に好ましい立体角とは、周期的な走査の周期の波形において、提供されている光出力の最大部分、いわゆる「光中心」を偏向することが望ましい立体角として理解される。これは、例えば関心のある物体が配置されており、特に極めて信頼性良く走査されることが望ましい立体角であってもよい。確率密度とは、微分された立体角（または角度）毎の光線の確率を示す関数として理解され、全ての立体角範囲（または角度範囲）にわたる確率密度の積分により１が生じる。
【０００９】
立体角範囲および立体角範囲の好ましい立体角とは、例えば偏向装置が、唯一の回転軸線にしたがって光線を偏向するためだけに構成されている場合の偏向角範囲および偏向角範囲の好ましい偏向角として理解することができる。
【００１０】
さらに、立体角範囲を走査するための光線を偏向する方法は、立体角範囲を周期的に走査するために作動信号にしたがって光線を偏向するステップと、走査したい立体角範囲内で実際に好ましい立体角を示す制御信号を受信するステップと、受信した制御信号に基づいて、特に周期的に偏向された光線の確率密度の最大値が好ましい立体角に配置されているように作動信号を生成するステップとを含む。
【００１１】
好ましくは、制御信号は、最大値が、確率密度の、あらかじめ定義された、および／または適合可能な幅、特に半値幅を備えるように生成される。
発明の効果
本発明は、従来の光走査システムでは、走査のために偏向される光線の確率密度が、立体角範囲内で最も関心のある物体が最も期待されない反転点もしくは反転領域、すなわち走査したい立体角範囲の縁部に常に不変に配置されているという認識に基づいている。
【００１２】
本発明の基礎をなす思想は、このような認識を考慮して、偏向される光線の確率密度の最大値を、走査したい立体角範囲内に随意に定め、必要に応じて変更することを可能にする、立体角範囲を走査するための光線を偏向するための装置および方法を提供することである。したがって、装置によって、または方法にしたがって偏向される光によって走査したい立体角範囲にわたる光分布の最大値を、走査したい立体角範囲の縁部から随意に引き離すことができる。
【００１３】
有利な実施形態および構成が従属請求項、ならびに図面を参照した説明に記載されている。
好ましい実施形態によれば、制御装置は、マイクロミラーの角速度関数が周期的な定義範囲の少なくとも第１部分で時間の第１一定期間および時間の第１周期的期間を備えるか、またはこれらからなっているように作動信号を生成および／または適合するように構成されている。マイクロミラーの角速度関数はマイクロミラーの角速度を周期的な走査の周期内の時間の関数として示す。周期内の時間は、周期の周期継続時間Ｔの一部として示すことができる。換言すれば、角速度関数は、マイクロミラーがそれぞれ起点（時点ｔ＝０）から、時点ｔ＝Ｔ／４における最大限の正の振れ（または最大限の負の振れ）、再び時点ｔ＝Ｔ／２における起点、時点ｔ＝３／４Ｔにおける最大限の負の振れ（または最大限の正の振れ）を介して、ｔ＝Ｔもしくは再びｔ＝０の起点に戻るまで連続的に移動した場合に、マイクロミラーが周期的な移動にしたがってどのような角速度（値および方向）をとるかを示す。
【００１４】
時間の周期的な期間とは、定義範囲のそれぞれの部分内で周期関数（マイクロミラーの周期的な走査の周期とは異なっている場合もある）の完全な周期が行われないとしても、周期関数、特に三角関数、特に好ましくは正弦関数または余弦関数によって記述可能な期間として理解される。
【００１５】
換言すれば、マイクロミラーの振れ角を周期的な走査の周期内の時間ｔの関数として示すマイクロミラーの振れ角関数は、周期的な定義範囲の少なくとも第１部分において時間の線形期間（時間についての導関数により角速度関数の時間の第１一定期間が求められる）および周期的期間（時間についての導関数により、角速度関数の時間の第１周期的期間が求められる）を備えるか、またはこれらからなる。これにより、周期的に偏向される光線の好ましい確率密度の構成が生じる。
【００１６】
別の好ましい構成によれば、さらに制御装置は、マイクロミラーの角速度関数が周期的な定義範囲の第２部分で時間の第２一定期間および時間の第２周期的期間を備えるか、またはこれらからなるように制御信号を生成するように構成されている。第１および第２部分は、以下に説明する定義範囲の他の全ての部分と同様にそれぞれ分離されている。定義範囲の異なった部分を考慮しないとしても、好ましくは、時間の第１一定期間は時間の第２一定期間とは異なり、好ましくは、時間の第１周期的期間は時間の第２周期的期間とは異なる。定義範囲は、第１および第２部分によって完全に覆われていてもよい。すなわち、これらからなっていてもよい。場合によって生じる第１部分から第２部への（および／または第２部分から第１部分への）移行部では角速度関数は飛躍的に変化してもよい。
【００１７】
好ましい別の構成によれば、第１部分の角速度関数の独立変数に−１を掛けた場合、第１部分の角速度関数は−１を掛けた第２部分の角速度関数に等しい。換言すれば、第１部分の角速度関数は第２部分の角速度関数の原点における点対称ということができる。これにより、周期的に偏向される光線の確率密度の別の好ましい構成が得られる。
【００１８】
別の好ましい構成によれば、角速度関数の周期的な定義範囲の第１部分と第２部分との間の第１移行部には周期的な定義範囲の第３部分が定義されており、周期的な定義範囲の第２部分と第１部分との間の第２移行部には周期的な定義範囲の第４部分が定義されている。マイクロミラーの角速度関数の第３部分は連続関数であり、好ましくは時間ｔの第１線形期間を備えるか、または特に好ましくは、時間の一次多項式からなる。マイクロミラーの角速度関数の第４部分は連続関数であり、時間ｔの第２線形期間を備えるか、または特に好ましくは、時間の１次多項式からなる。したがって、マイクロミラーはあまり急激には移動されず、これにより装置をより良好に保護した状態で作動することが可能になる。
【００１９】
別の好ましい構成によれば、角速度関数は第３部分で一度、値０を取り、および／または角速度関数は第４部分で一度、値０を取る。換言すれば、マイクロミラーは立体角範囲を周期的に走査するために周期的に移動される場合に反転領域で、特に時間ｔの一次多項式からなる線形期間を備える角速度関数にしたがってそれぞれ制御される。このようにして、マイクロミラーを特に保護した状態で制御することができる。
【００２０】
別の好ましい構成によれば、さらに制御信号は、好ましい立体角に配置された最大値の周辺で周期的に偏向される光線の確率密度のピークの半値幅を示す。好ましくは、制御装置は、制御信号によって示される半値幅を備える確率密度のピークを形成するために作動信号を適合するように構成されている。
【００２１】
別の好ましい構成によれば、装置は、光供給制御信号にしたがって光線を生成するように構成された供給装置を含む。制御信号は、好ましくは付加的に、好ましい立体角で光線の望ましい光度を示す。制御装置は、制御信号によって示される光度に基づいて光供給制御信号を生成するように構成されていてもよい。これにより、立体角範囲における光分配をさらに正確に多様な要求に適合させることができる。
【００２２】
別の好ましい実施形態によれば、制御装置は、光線を偏向するためのマイクロミラーが、走査したい立体角範囲の限界を超えて、特に放物運動で変位されるように作動信号を生成するように構成されている。
【００２３】
本発明による方法は、特に本発明による装置によって実施可能であり、したがって、本発明による装置に関して説明した全ての変更および構成にしたがって適合可能である。
次に本発明を概略図で示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態にしたがって立体角範囲を走査するための光線を偏向するための装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１の装置の可能な機能を説明するための概略的なグラフである。
【図３】図１の装置の可能な機能を説明するための別の概略的なグラフである。
【図４】図１の装置の別の可能な機能を説明するための概略的なグラフである。
【図５】本発明のさらに別の実施形態にしたがって立体角範囲を走査するための光線を偏向する方法を説明する概略的なフロー図である。
【図６】従来のレーザスキャナを示す概略図である。
【図７】図６の従来のレーザスキャナの機能を説明するための概略的なグラフである。
【図８】図６の従来のレーザスキャナの機能を説明するための別の概略的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
全ての図面において、同じ要素もしくは機能が同じ要素および装置には、他に指摘しない限り同じ符号が付されている。方法ステップの連続番号は、概要を示すために用いられ、他に指摘しない限り特定の時間的順序を意味しない。特に複数の方法ステップを同時に実施することもできる。
【００２６】
図１は、立体角範囲５１を走査するための光線５０を偏向するための装置１０の概略的なブロック図を示す。
装置１０は、マイクロミラー１４およびアクチュエータ１３を含む偏向装置１２を備え、立体角範囲５１を周期的に走査するための光線５０を偏向するためのマイクロミラー１４をアクチュエータ１３によって偏向することができる。アクチュエータ１３は、いわば「静的に」または共振モードでマイクロミラー１４を調節するように構成されていてもよい。マイクロミラー１４の調節は、１つ以上の回転軸線を中心としたマイクロミラー１４の回転を含んでいてもよい。代替的または付加的に、マイクロミラー１４の調節はマイクロミラー１４、特にマイクロミラー１４の反射表面を変形することを含んでいてもよい。偏向装置１２は、マイクロミラー１４によって立体角範囲５１を周期的に走査するために作動信号６０にしたがって光線５０を偏向するように構成されている。
【００２７】
装置１０は、光線５０を供給し、偏向装置１２に向けるように構成された供給装置１１を備えていてもよい。供給装置１１は、例えば光源、または外部で生成された光線５０を結合するための装置を含んでいてもよいし、またはこのような光源または装置からなっていてもよい。このために供給装置１１は、例えば所定数の光学素子、例えばレンズ、絞り、光ファイバケーブルなどを含んでいてもよい。代替的には、外部の光源に対して装置１０を配置することによって、外部で生成された光線を光線５０として偏向装置１２へ伝送することもできる。光線５０は、好ましくはレーザビームである。供給された光線５０、特にレーザビームは偏向装置１２に入射し、マイクロミラー１４によって、マイクロミラー１４の現在の位置、すなわち現在の方位、または現在の変形にしたがって偏向される。光線５０は、好ましくは少なくとも１つの走査周期にわたって時間的に一定の光度によって供給される。
【００２８】
装置１０はさらに制御装置１６を含み、制御装置１６は、走査したい立体角範囲５１の実際に好ましい立体角５２を示す外部または内部の制御信号６２を受信するように構成されている。走査したい立体角範囲５１は、特に一次元的に、すなわち唯一のパラメータである偏向角によって記述可能な偏向角範囲であってもよい。これは、例えば、調節可能なマイクロミラー１４が唯一の回転軸線を中心としてのみ回動可能である場合である。外部の制御信号６２は、例えば他の装置の要求、例えばヘッドライト制御の要求、ライダーシステムの要求などを示すことができる。
【００２９】
以下では説明を明確にするために、走査したい立体角範囲の下位概念として走査したい偏向角範囲を考慮し、実際に好ましい立体角の下位概念として走査したい偏向角範囲の実際に好ましい偏向角を考慮する。ここで説明した装置１０の原理、変更、および説明した構成は、同様に立体角範囲を走査するために使用することができるものとみなされる。
【００３０】
立体角を走査するためには、例えば偏向したい光線５０が方位角範囲および仰角範囲を周期的に走査、すなわち通過またはスキャンすることができ、偏向された光線５０の方位角移動および仰角移動を重ねることにより走査したい立体角範囲５１が走査される。走査したい方位角範囲の実際に好ましい方位角振れ角および走査したい仰角範囲の実際に好ましい仰角偏向角を決定することにより、実際に好ましい立体角５２を、光線５０が好ましい方位角偏向角および好ましい仰角偏向角で偏向された場合に偏向された光線５０によって達成される立体角として定義することができる。
【００３１】
さらに制御装置１６は、受信した制御信号６２に基づいて作動信号６０を生成するように構成されている。すなわち、制御装置１６は受信した制御信号６２をリアルタイムで連続的または規則的に点検し、生成された作動信号６０をそれぞれ実際に受信した制御信号６２に連続的に適合させることができる。したがって、実際に好ましい立体角５２の変更を常に極めてわずかな遅延によって直ちに行うことができる。制御装置１６は、周期的に偏向される光線５０の確率密度の最大値が好ましい立体角５２に配置されているように、作動信号６０を生成もしくは適合するように構成されている。周期的に偏向される光線５０の確率密度に類似して、調節可能なマイクロミラー１４の確率密度を、最大限の正の振れと最大限の負の振れとの間のマイクロミラー１４の振れ角範囲内で調節可能なマイクロミラー１４の振れ角の関数とみなすこともできる。
【００３２】
さらに偏向装置１２は検出器１５を含んでいてもよい。検出器１５は、マイクロミラー１４の角度位置すなわち振れ角および／または角速度を決定し、これらに基づいてフィードバク信号を出力するように構成されている。フィードバック信号は制御装置１６に伝送することができ、制御装置１６はこのフィードバック信号に基づいて閉ループ制御モードで作動することができる（フィードバックによる閉ループモード）。この場合、制御装置１６は「閉ループ制御装置」と呼ぶこともでき、閉ループ制御器を含んでいるといってもよい。
【００３３】
次に図２〜図５に基づいて、作動信号６０を生成するために制御装置１６をどのように構成すればよいのかについて様々な実施例を説明する。本発明による装置１０を説明する場合には、装置１０に関して説明した全ての構成、変更、および実施例にしたがって実施可能な本発明による類似の方法の説明も常になされているとみなされる。図２〜図５の説明では、さらに単純化して、光線５０の偏向角がマイクロミラー１４の振れ角に相当するように偏向装置１２が形成されていることを前提とする。当然ながら、偏向装置１２は他の光学素子、例えばマイクロミラーなどを備えていてもよい。これに応じて、光線５０の偏向角はマイクロミラー１４の振れ角と異なることが規定されていてもよい。
【００３４】
以下に図２および図３に基づいて説明する本発明の一実施形態によれば、閉ループ制御装置１６は、時間ｔが周期的な走査の周期的な定義範囲７５の第１部分７１に位置する場合には、マイクロミラー１４の偏向角関数が値α（ｔ）について、
【００３５】
【数１】
2019502168.tif 000003
【００３６】
をとる作動信号６０を生成するように構成されおり、この場合、第１部分７１はｔ＝−Ｔ／４とｔ＝Ｔ／４（もしくはｔ＝３／４Ｔとｔ＝Ｔ／４）との間に位置する。この場合、Ｔは周期的な走査の周期を表し、αｍａｘはマイクロミラーの（最大）振れ幅を表し、ａ０，ａ１およびα０は調節可能なパラメータを表す。さらに、閉ループ制御装置１６は、時間ｔが周期的な走査の周期的な定義範囲７５の第２部分７２に位置する場合には、マイクロミラー１４の振れ角関数が値α（ｔ）について、
【００３７】
【数２】
2019502168.tif 000004
【００３８】
をとる作動信号６０を生成するように構成されており、この場合、第２部分７２はｔ＝Ｔ／４とｔ＝３／４との間に位置する。したがって、第２部分７２の振れ角関数は第１部分７１の振れ角関数のｔ＝０軸における線対称によって生じる。
【００３９】
したがって、第１部分７１では角速度関数
【００４０】
【数３】
2019502168.tif 000005
【００４１】
が作動信号６０にしたがって、
【００４２】
【数４】
2019502168.tif 000006
【００４３】
によって求められ、第２部分７２では、
【００４４】
【数５】
2019502168.tif 000007
【００４５】
によって求められる。すなわち、第１部分７１の角速度関数
【００４６】
【数６】
2019502168.tif 000008
【００４７】
は原点で点対称な第２部分７２の角速度関数
【００４８】
【数７】
2019502168.tif 000009
【００４９】
であり、点対称はｆ（ｔ）＝−ｆ（−ｔ）によって特徴づけられている。
図２は、周期的な走査の周期内の時間ｔに依存して、光線５０の標準化された偏向角関数８３、または類似してマイクロミラー１４の振れ角関数を示し、さらに上記数式にしたがった同じ周期内の時間ｔに依存して、光線５０、または類似してマイクロミラー１４の角速度関数８４を示す概略的なグラフである。左側の垂直軸は、標準化されたマイクロミラー１４の振れ角を示し、この振れ角は、この実施形態では標準化された光線５０の偏向角８５に等しい。左側の垂直軸には、実際に好ましい偏向角８６が例示的に示されている。
【００５０】
図３は、光線５０の確率密度８２を光線５０の標準化された偏向角８５の関数として示す概略的なグラフである。図３に示すように、作動信号６０により上記式にしたがって、実際に好ましい偏向角８６では確率密度８２の最大値８１が得られ、最大値８１は半値幅ｂを備えるピークによって包囲されている。
【００５１】
このために、上述のパラメータα０を、偏向角範囲の中心からの最大値８１の好ましい移動の逆正弦として選択することができ、移動は−１と１との間であり、光線５０の最大限の負の偏向と最大限の正の偏向との間の最大値８１の移動に対応しており、マイクロミラー１４の最大限の負の振れおよびマイクロミラー１４の最大限の正の振れに対応している。
【００５２】
他のパラメータは、所定の限界条件から決定することができる。
【００５３】
【数８】
2019502168.tif 000010
【００５４】
この場合、γは、装置１０の供給装置１１によって調節可能であってもよい光線５０の光度パラメータである。光度パラメータγは、
【００５５】
【数９】
2019502168.tif 000011
【００５６】
としてパラメータ化することができ、γ０は光中心、すなわち、光線５０の確率密度８２の最大値８１の調節された、または調節可能な光度パラメータである。パラメータγ０は、供給装置１１によって調節可能であってもよい。このために、外部の制御信号６２がパラメータγ０のための実際に望ましい値を示すことができる。制御装置１６は、制御信号６２にしたがって示されたパラメータγ０のための値に基づいて、光供給制御信号６４を生成または適合し、供給装置１１に伝達するように構成されている。供給装置１１は、随意に、光線５０の光度パラメータγを適切に生成または適合するために、光供給制御信号６４にしたがって光線５０を生成するように構成されていてもよい（図１を参照されたい）。
【００５７】
外部の制御信号６２によって、調節可能なパラメータ、特に周期的な走査の周波数１／Ｔおよびマイクロミラー１４の振れ幅αｍａｘのための他の値を示すこともできる。同様に、外部の制御信号６２によって確率密度８２の最大値８１の周辺で形成されるピークのための望ましい半値幅ｂを示し、作動信号６０をピーク形成のために生成または適合することもできる。
【００５８】
半値幅ｂは光度パラメータγによって実質的に影響される。図３に示す確率密度では面積は値１に相当するので、最大値８１の高さも間接的にピークの半値幅ｂによって、したがって光度パラメータγによって定義される。確率密度の半値幅ｂが広ければ広いほど、ピークはいっそう低くなる。代替的または付加的に、最大値８１を望ましい値によって形成するために、特に絶対最大値もしくは大域的最大値であってもよい最大値８１の望ましい値を供給装置１１および／または制御装置１６に伝送してもよい。
【００５９】
一実施形態では、供給装置１１が、時間的に変調される光度によって光線５０を生成し、作動信号６０にしたがった光線５０の偏向と、光供給制御信号６４にしたがった光線５０の生成とを組み合わせることによって、確率密度８２の最大値８１が好ましい立体角５２に配置されるように、光供給制御信号６４を生成および／または適合することができる。
【００６０】
代替的には、光線５０は、走査の少なくとも１つの周期にわたって時間的に一定の光度によって供給される。
次に図４に基づいて図１の装置の別の可能な機能を説明する。
【００６１】
別の可能な機能では、周期的な定義範囲１７５の第１部分１７１部分においてマイクロミラー１４の角速度関数１８４が作動信号６０にしたがって、
【００６２】
【数１０】
2019502168.tif 000012
【００６３】
によって求められ、第１部分１７１は、ｔ＝３／４Ｔおよびｔ＝Ｔ（もしくはｔ＝０）の間の時点ｔ＝Ｔｄと、ｔ＝０およびｔ＝Ｔ／４の間の時点ｔ＝Ｔａとの間に延在する。周期的な定義範囲１７５の第２部分１７２は、ｔ＝Ｔ／４およびｔ＝Ｔ／２の間の時点ｔ＝Ｔｂと、ｔ＝Ｔ／２およびｔ＝３／４Ｔの間の時点ｔ＝Ｔｃとの間に延在し、この第２部分１７２では、角速度関数１８４が作動信号６０にしたがって、
【００６４】
【数１１】
2019502168.tif 000013
【００６５】
によって、すなわち第１部分１７１の負の角速度関数１８４によって求められる。
第１部分１７１と第２部分１７２との間では、時点Ｔａと時点Ｔｂとの間に第３部分１７３が定義されており、時点Ｔｃと時点Ｔｄとの間に第４部分１７４が定義されている。マイクロミラーの角速度は第３部分１７３および第４部分１７４では、図２および図３の場合のように第１の部分１７１と第２部分１７２との間で飛躍的に変更されるのではなく、線形の関数波形によって変更され、特に符号反転を行う。これにより、図４に示すように光線５０のなめらかな偏向角関数１８３が示される。図４に示すように、第３部分１７３および第４部分１７４における角速度関数１８４の定義は、一般に連続的に微分可能ではないとしても全体として連続的な角速度関数１８４が生じるように選択されている。この場合、マイクロミラー１４の振れは、図４の左側の垂直軸に値１および−１によって示されている、走査したい立体角範囲５１の限界を超えてもたらされてもよい。
【００６６】
図５は、本発明のさらに別の実施形態にしたがって立体角範囲５１を走査するための光線５０を偏向する方法を説明する概略的なフロー図を示す。
図５に示す本発明による方法は、特に本発明による装置１０によって実施可能であり、したがって、特に本発明による装置１０に関して説明した角速度関数８４；１８４の全ての変更、構成、特に具体的な実施形態に適合可能である。
【００６７】
ステップＳ０２では、立体角範囲５１を周期的に走査するために作動信号６０にしたがって光線５０が周期的に偏向される。随意のステップＳ０１では、このために使用される光線５０を供給装置１１によって、好ましくは、走査の少なくとも１つの周期にわたって時間的に一定の光度で供給、特に生成することができる。ステップＳ０３では、走査したい立体角範囲５１の実際に好ましい立体角５２を示す、特に外部で生成された制御信号６２が受信される。ステップＳ０４では、周期的に偏向される光線の確率密度８２の最大値８１が好ましい立体角５２に配置されるように、受信した制御信号６２に基づいて作動信号６０が生成される。これは、特に図２〜図４に関して既に説明したように行うことができる。
【００６８】
装置１０に関して説明したように、方法は随意のステップとして、制御信号６２によって示された光度に基づいて、好ましい立体角５２で光供給制御信号６４を生成するステップ、および生成された光供給制御信号６４によって供給装置１１を制御するステップを含んでいてもよい。さらに方法は、随意のステップとして、制御信号６２によって示された最大値８１の周辺における光線５０の確率密度８２のピークのための半値幅ｂに基づいて作動信号６０を生成または適合するステップを含んでいてもよい。
【図１】
2019502168.tif 000014
【図２】
2019502168.tif 000015
【図３】
2019502168.tif 000016
【図４】
2019502168.tif 000017
【図５】
2019502168.tif 000018
【図６】
2019502168.tif 000019
【図７】
2019502168.tif 000020
【図８】
2019502168.tif 000021
【国際調査報告】
2019502168.tif 000022
2019502168.tif 000023
2019502168.tif 000024
2019502168.tif 000025